基于有限元法的水轮发电机组临界转速研究

研究水轮发电机组的临界转速对于其故障诊断与结构优化具有重要意义,但由于现场试验困难、工况与边界条件复杂,使得临界转速的高精度求解成为难题。以某水电站的二导悬式水轮发电机组为例,采用大型通用有限元分析软件ANSYS,综合考虑各类轴承边界条件的耦合作用,基于流体润滑Reynold方程建立轴承动力特性参数的计算模型,求解水导、上导、推力轴承的刚度与阻尼,以此为基础分别构建无机械故障、转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中的三维有限元分析模型,随后考虑陀螺效应进行转子动力学分析,采用QR Damped法提取模态,并绘制Campbell图求得临界转速从而分析轴系动力学特性。结果表明,正常工况下机组飞逸转速远小于第一阶临界转速,其动态性能满足设计要求,且在转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中等工况下临界转速受到的影响很小,机组依旧能够保持稳定运行。     

一种立式长轴泵转子临界转速的分析

立式长轴泵运行中振动的产生受多种因素的影响,而转子的刚度和临界转速是影响其稳定性和产生振动的重要因素.通过对立式长轴泵转子的刚度和临界转速计算,并利用有限元软件ANYSY对其建立三维有限元模型,进行动力学模态分析,得出应力分布情况及各阶固有频率,为保证立式长轴泵在运行中的稳定性和避免发生共振现象提供了重要理论依据.     

转速、转子电流双闭环控制变频调速器

对转差频率控制的变频调速系统进行了讨论，分析了这种控制存在的不足，并在对转子电流可观测性分析的基础上，参照直流调速系统的控制结构，提出一种新的控制方案，采用变频器组成双闭环控制变频调速系统，实现对转速、转子电流的双闭环控制。     

碟式分离机立轴系统结构参数对临界转速的影响

在建立分离机立轴轴系计算模型的基础上,采用有限元分析软件ANSYS进行分析计算,得出碟式分离机立轴系统各阶临界转速,与实测结果相比,两者具有较好的一致性;对影响轴系临界转速的结构参数进行了计算分析比较,明确了主要零部件对各阶临界转速的影响,为该类机器的结构设计和动平衡提供依据。     

轴向应力对多级离心泵转子临界转速的影响

借助ANSYS软件,运用有限元方法,在计算3×8 3/4-10stg HSB型高速多级离心泵转子干态临界转速的基础上,又分别计算了转子在湿态下支承刚度、陀螺力矩、流体软化作用、口环支承等对转子临界转速的影响,此后再计入轴向应力对转子临界转速的影响.结果表明,浸液转子仅考虑流固耦合作用计算出的临界转速仍然存在着偏差;在流固耦合的基础上,再考虑轴向应力对转子动力特性的影响后,一阶临界转速提高了21％,其余各阶也有所提高,说明轴向应力对转子系统的临界转速有较大影响,且轴向应力对提高转子的稳定性有积极的作用.     

立轴风力机临界转速的计算

为避免风力机在临界转速下运转，必须求出其临界转速。本文介绍的求临界转速的“累试法”，其基本原理与普洛尔（Ｐｒｏｈｌ）法相同，但累试法考虑了变截面梁的影响，故其结果较普洛尔法更为接近真值。本文还提出了立轴风力机回转力矩计算的力学模型，并给出了立轴风力机临界转速计算的通用程序。     

双转子自同步系统同步行为分析

同步现象广泛存在于工程领域中,双偏心回转式激振器驱动的同步振动系统可以简化为一个双转子自同步系统.以某典型万能同步实验台为对象,定量研究几种典型情况时该自同步振动系统各参数变化的规律及其同步特征,结果充分验证了该类振动系统具有自行恢复同步的能力.以该实验台实测数据为参考,与实测结果进行对比,证明了仿真计算结果的合理性.并且,通过实验和仿真发现激振力不等情况下,即使关掉激振力大的电动机电源,系统仍能自行恢复振动同步状态.     

双转子自同步系统同步行为分

同步现象广泛存在于工程领域中,双偏心回转式激振器驱动的同步振动系统可以简化为一个双转子自同步系统。以某典型万能同步实验台为对象,定量研究几种典型情况时该自同步振动系统各参数变化的规律及其同步特征,结果充分验证了该类振动系统具有自行恢复同步的能力。以该实验台实测数据为参考,与实测结果进行对比,证明了仿真计算结果的合理性。并且,通过实验和仿真发现激振力不等情况下,即使关掉激振力大的电动机电源,系统仍能自行恢复振动同步状态。     

高压多级离心泵转子系统的不平衡响应特性

针对高压多级离心泵转子系统质量不平衡问题,采用有限元分析方法计算了水润滑轴承支撑的转子系统的模态,并对转子系统不平衡质量的位置和分布进行了分析和优化.数值计算结果表明,采用两端水润滑轴承支撑的高压多级泵转子系统,根据第一阶临界转速的判定原则证明其为稳定的刚性转子系统;在设计转速下,不平衡质量施加在转子不同位置时,泵入口端水润滑轴承节点振动幅度变化较大,其对不平衡敏感程度较高,而出口端水润滑轴承附近节点振幅变化较小,且前3级叶轮的剩余不平衡质量对轴系不平衡响应具有较大影响;通过优化组合叶轮和平衡盘的平衡精度等级,找到了两端轴承振动幅值较小的方案,当前两级叶轮采用G2.5级、其他叶轮和平衡盘采用G6.3级平衡精度时,泵进口端水润滑轴承节点的振动幅值明显降低,且泵出口端轴承节点的振幅变化较小,成功应用于高压多级离心泵的设计,满足了工程应用要求;在不同转速下,泵入口端水润滑轴承比出口端对不平衡响应更为敏感,建议入口端轴承采用更耐磨的材料.优化结果可为新型多级离心泵转子系统稳定运行提供理论依据和参考.     

基于Workbench的某转子发动机偏心轴强度分析

以某转子发动机的偏心轴为研究对象,对偏心轴的振动及最大爆发压力下的瞬态冲击应力进行了分析。运用CATIA软件建立偏心轴三维模型,将模型输入ANSYS Workbench进行模态和强度分析,得出了输出偏心轴的前6阶固有频率和及偏心轴在最高爆发压力下的瞬态冲击应力。结果表明,偏心轴的最低阶固有频率高于偏心轴的激励频率,最大爆发压力下的极限应力发生在轴承段与主轴颈的过渡圆角处。     

基于SAMCEF Rotor的高速泵转子临界转速分析

为了提高高速泵的可靠性,利用专业的转子动力学特性分析软件SAMCEF Rotor对高速矿用抢险泵转子系统进行分析,研究转子的动力特性--临界转速及其振型,根据径向轴承参数建模,分别采用一维梁模型,二维傅里叶模型和三维实体模型进行计算比对,得到了各自的坎贝尔图和临界转速及振型。研究表明,三种模型吻合的状态基本一致,设计方案避免了工作转速达到临界转速产生共振现象。根据转子动力学分析软件SAMCEF Rotor分析研究,临界转速的计算方法比较完善,分析结果较为精确,且一维及二维模型求解法对计算机配置要求低,求解耗时短。     

多级离心泵转子固有频率影响因素的比较

为了有效改善多级离心泵转子系统的临界转速问题,利用转子动力学理论结合有限元分析方法,分析比较了几种不同因素对多级离心泵转子固有频率（可转化为临界转速）的影响,同时利用实体模型进行了振动模态数值分析,给出了相应的弯振和扭振阵型图．定量地比较了流固耦合作用和旋转软化效应对转子固有频率的影响,给出了影响转子临界转速的因素与优化方法,并将数值计算结果与试验结果进行了比较．分析表明准确地简化支承,并合理地确定支承刚度、阻尼矩阵是精确计算临界转速的必要前提;流固耦合作用对叶片产生的液体力相当于对叶轮添加了虚质量的缘故,而旋转软化通过科里奥利效应起作用;多级离心泵转子的干临界转速与湿临界转速差别较大,计算值与试验值基本一致．ANSYS 数值模拟具有一定的准确性,为多级离心泵的转子的设计提供了一定的参考．     

基于Ansys的矿用潜水电泵转子系统的优化设计

应用三维造型软件Pro／E对矿用潜水电泵过流部件内部水体和部件进行实体造型,导入ICEM软件对水体部分进行非结构化网格划分．基于雷诺时均Navier—Stokes方程、标准k—ε湍流模型和SIMPLEC算法,采用计算流体动力学软件CFX对矿用多级潜水泵不同工况下的外特性进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证模拟结果的可靠性．将流场模拟结果导入AnsysWorkbench,对两支点支撑方式的转子系统进行基于流固耦舍的模态分析,计算得到了原有转子系统的一阶临界转速低于运行转速．根据对转子振型特点的分析,对转子系统进行三支点优化设计,并再次进行模拟计算．结果表明：原有两轴承支撑转子系统临界转速过低,是轴承7217AC／DB提前损坏、密封环磨损严重的主要原因;三支点转子临界转速远大于泵的实际运行转速,可大幅度提高轴承可靠性,减缓密封环的磨损．     

双转子永磁同步电机的运行特性仿真分析

建立了双转子永磁同步电机的仿真模型,介绍了模型中各个仿真模块在MATLA13／Simulink中的建模方法。使用矢量控制系统和空间矢量控制系统对所建立的电机模型进行了仿真,测试了模型的正确性。比较了矢量控制和空间矢量PWM控制的转矩、转速和电流响应曲线,并且深入分析了双转子永磁同步电机稳定运行和瞬态运行时的特点,结果表明选用不同的控制策略时,动、静态响应有所区别,适用于不同场合,为双转子电机的实践应用提供了技术参考。     

含裂纹双跨转子-轴承系统周期运动的稳定性

建立了带有裂纹故障的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性及失稳规律。系统以倍周期分岔形式失稳,且在不同转速下,系统会出现倍周期分岔和Hopf分岔等不同的分岔形式。在亚临界转速区系统响应中出现了1／3倍频、1／2倍频、2／3倍频、1倍频、2倍频等频率成分,但是在超临界转速区,2倍频及以上频率的峰值明显减小。     

基于单片机的分布式无线转速测试系统

基于单片机技术,设计了一种分布式无线转速测试系统,可用于田间作业拖拉机的多轮转速实时监测。系统利用霍尔传感器将转速信号转换为电信号,数据通过无线发射模块发送至单片机系统。实验结果表明本系统抗干扰能力较强,精度较高。     

外转子永磁同步电机式轮毂电机的设计与分析

针对电动汽车开发设计出一款结构简单、维护方便、耐用可靠的轮毂电机。根据设计需求给出了外转子轮毂电机的总体设计方案,对其主要尺寸以及整体电磁结构进行分析计算。采用Ansoft软件对槽口宽度、永磁体厚度等影响因素进行分析研究,并对改进后的磁场进行了分析,以提高电机的输出性能。最后对样机进行了计算和试验测试,设计结果与实验结果相符,表明了设计分析的正确性。     

基于正弦转速调制的离心旋转血泵温度场分析

为研究转速调制引起的血泵内部流场温度变化是否会导致血液损伤,应用计算流体动力学方法对旋转血泵运行时的全流道流动过程进行数值模拟.计算中采用动态压力拟合公式作为进出口边界条件,选择在换热领域精确度更高的SST湍流模型.计算叶轮分别在匀转速状态和正弦调制转速状态下不同时刻的温度分布、温度升高到39～43℃时的潜在高温风险区域以及大于43℃时的极端高温风险区域在血泵中的位置分布和各区域的体积大小,同时结合血泵结构对比分析其内部的动态温升变化情况.研究结果表明：血泵流场在正弦调制转速时的温升高于匀转速状态下的流场,并产生高温风险区域;温升与血泵的叶轮结构密切相关,高温集中在靠近下泵壳的叶轮前缘和内侧;2种转速工况对血泵进出口处的血液温度影响均在2℃的安全浮动范围内,不会对血泵外部的血液造成损伤.     

基于ANSYS Workbench双圆盘割草机连接架模态分析

为了研究9YG-130型前置式双圆盘割草机的动态特性,以其连接架为研究对象,通过SolidWorks对前置式双圆盘割草机的连接架进行三维实体建模,通过接口导入ANSYS Workbench中,利用ANSYS Workbench对连接架进行了模态分析,确定了连接架的固有频率和振型特征,得到了其前6阶模态振型从317.85~935.55Hz之间的变化规律。当阻止外加激励频率与固有频率接近时,可避免因共振引起割草机作业质量下降,研究结果为后续有限元分析和产品优化提供了依据。